Bezbednost je sada slana
Litijum-jonske baterije pokreću mnoge naše uređaje, od pametnih telefona do električnih automobila, ali se suočavaju sa značajnim problemom: visoke temperature mogu da dovedu do pregrevanja i požara. Ključni razlog za to leži u zapaljivom elektrolitu koji prenosi litijum jone između elektroda.
Istraživači sa Stanford Univerziteta, u saradnji sa SLAC Nacionalnim akceleratorskim laboratorijom i Ministarstvom energetike SAD, razvili su inovativni, ne-zapaljivi elektrolit pod nazivom SAFE (Solvent-Anchored non-Flammable Electrolyte) koji koristi iznenađujući sastojak – so. Tradicionalni elektroliti prave se rastvaranjem litijumske soli u organskom rastvaraču, koji, iako poboljšava performanse, predstavlja potencijalni izvor opasnosti.
Više soli – više sigurnosti
Istraživači su dodali rekordnih 63% litijumske soli LiFSI u polimer bazirani elektrolit, daleko više nego što se obično koristi. Ovo stvara izuzetno slanu formulaciju koja, iako sadrži zapaljive molekule rastvarača, sprečava njihovo isparavanje na visokim temperaturama. Rezultat? Baterije sa SAFE elektrolitom nastavljaju da rade i pri temperaturama od 25 do 100 °C, bez rizika od požara.
Molekuli rastvarača i so zajedno obezbeđuju visoku provodljivost jona, omogućavajući performanse slične onima kod konvencionalnih elektrolita, dok dodatna so funkcioniše kao „sidro“ koje sprečava rastvarače da ispare.
Praktičnost i kompatibilnost
Jedna od velikih prednosti ovog pristupa jeste da SAFE elektrolit ima konzistentnu, lepljivu tečnu strukturu, što znači da se lako integriše u postojeće komercijalne litijum-jonske baterije, bez potrebe za skupim modifikacijama proizvodne linije. Ovo je značajan korak napred u odnosu na druge ne-zapaljive elektrolite, poput čvrstih keramičkih rešenja, koja zahtevaju specijalizovane elektrode.
Profesori sa Stanforda, kao što su Zhenan Bao i Yi Cui, ističu da je ovaj pristup od izuzetnog značaja za budućnost baterijske tehnologije – posebno za električne automobile. Baterije sa SAFE elektrolitom mogu se gušće pakovati bez rizika od pregrevanja, što omogućava veći broj baterija u vozilu, povećavajući energetsku gustinu i produžavajući domet.
Zaključak
Nova istraživanja pokazuju da je moguće značajno unaprediti sigurnost litijum-jonskih baterija jednostavnom modifikacijom – povećanjem sadržaja soli u polimernom elektrolitu. SAFE elektrolit obećava da će omogućiti sigurnije i efikasnije baterije, ne samo za potrošačku elektroniku, već i za električne automobile, gde je bezbednost od presudnog značaja.
Ovaj inovativni pristup pruža put ka razvoju budućih baterija koje kombinuju visoku energetsku gustinu i bezbednost, čime se otvara mogućnost za sigurniji i efikasniji električni transport i druge napredne tehnologije. Vrijeme će pokazati koliko će ova tehnologija transformisati industriju baterija, ali već sada, istraživači su optimistični da će SAFE postati standard za sledeću generaciju litijum-jonskih baterija.
Finansiranje ovog istraživanja obezbedila je kancelarija za energetsku efikasnost i obnovljive izvore energije Ministarstva energetike SAD-a, u okviru programa istraživanja baterijskih materijala i konsorcijuma Battery 500.
(Automobili)